DE102011009129A1

DE102011009129A1 - Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements

Info

Publication number: DE102011009129A1
Application number: DE102011009129A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Yajima
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2011-09-01
Also published as: US8679579B2; JP2011170339A; JP5714920B2; US20110268874A1

Abstract

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, umfassend: Bildung eines Polarisationsfilms durch Auftragen einer dichroitischen farbstoffhaltigen Lösung auf ein Substrat; Unterwerfen des gebildeten Polarisationsfilms einer Behandlung, um den dichroitischen Farbstoff in dem Film zu immobilisieren; Auftragen einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis, enthaltend eine Harzkomponente und ein wasserbasiertes Lösungsmittel auf den Polarisationsfilm nach der Immobilisierungsbehandlung und Trocknen der Zusammensetzung unter Bildung einer Primerschicht; und Bildung eines Funktionsfilms auf der Primerschicht, die gebildet worden ist; wobei nach der Immobilisierungsbehandlung, jedoch vor dem Auftragen der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis der zu beschichtende Gegenstand der Hitzebehandlung unterworfen wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements mit guter Beständigkeit.
Polarisationslinsen werden als blendfreie Gläser in spezifischen Gewerbebereichen wie zum Beispiel Schweißen und medizinische Behandlungen verwendet, ebenso wie in verschieden Sportarten, wie zum Beispiel Skifahren. Im Allgemeinen wird die polarisierende Eigenschaft eines dichroitischen Farbstoffs verwendet, um Glänzlicht zu bekämpfen. Die polarisierende Eigenschaft dichroitischer Farbstoffe wird weitgehend in optischen Anwendungen wie zum Beispiel Anzeigevorrichtungen, lichtdurchscheinenden Vorrichtungen sowie Auto- und Fensterglas verwendet. Diese Polarisationselemente werden normalerweise hergestellt durch Bilden eines Polarisationsfilms bzw. einer Polarisationsfolie, die einen dichroitischen Farbstoff auf einem Substrat enthält, oder auf einer auf einem Substrat vorgesehenen Orientierungsschicht. Beispiele von Verfahren zur Herstellung solcher Polarisationselemente werden zum Beispiel beschrieben in Dokument 1 ( WO 2006/081006 ), Dokument 2 ( japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 2009-237361 ), Dokument 3 ( WO 2008/106034 ) und Dokument 4 ( WO 2009/029198 ).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie in Dokumenten 1 bis 4 beschrieben, wird in Polarisationselementen eine funktionelle Schicht normalerweise auf einem Polarisationsfilm vorgesehen, um die Beständigkeit zu verstärken, bestimmte Funktionen zu verleihen und dergleichen. Wenn es jedoch eine geringe Adhäsion zwischen dem Polarisationsfilm und dem Funktionsfilm gibt, so wird sich der Funktionsfilm in manchen Fällen vom Hauptkörper des Elements während Lagerung oder Gebrauch ablösen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert ein Polarisationselement mit guter Beständigkeit bei guter Adhäsion zwischen dem Polarisationsfilm und einer Funktionsschicht.
In den letzten Jahren gibt es einen Trend in Richtung der Begrenzung der Verwendung organischer Lösungsmittel aufgrund ihrer Auswirkungen auf die Umwelt und den menschlichen Körper. Als ein Ergebnis wurden Harzzusammensetzungen auf Wasserbasis, die fast kein organisches Lösungsmittel enthalten, vorgeschlagen. Da viele dichroitische Farbstoffe wasserlöslich sind, hat der Erfinder in Betracht gezogen, dass diese Harzzusammensetzungen auf Wasserbasis gut geeignet wären für die Beschichtung auf dichroitischen Farbstoffe enthaltende Polarisationsfilmen. Durch Verwendung einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis unter Bildung einer Primerschicht, positioniert zwischen einem Polarisationsfilm und einer Funktionsschicht, wurde es möglich, die ursprüngliche Adhäsion zwischen dem Polarisationsfilm und dem Funktionsfilm zu verstärken.
Jedoch brachte die Nachforschung durch den gegenwärtigen Erfinder zum Vorschein, dass die Primerschicht nicht adäquat war, um eine gute Adhäsion zwischen dem Polarisationsfilm und dem Funktionsfilm über verlängerte Zeiträume aufrechtzuerhalten. Demgemäß hat der Erfinder ausführliche Forschungsarbeiten betrieben, um ein Mittel zu entdecken, die eine ausreichende Adhäsion über einen verlängerten Zeitraum aufrechterhalten. Im Ergebnis wurde entdeckt, dass durch Durchführen einer Hitzebehandlung auf dem zu beschichtenden Gegenstand nach Immobilisierungsbehandlung des dichroitischen Farbstoffs, jedoch vor Auftragen der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis, es möglich wurde, eine ausreichende Adhäsion zwischen der Polarisationsfolie und dem funktionellen Film über einen verlängerten Zeitraum aufrechtzuerhalten. In dieser Hinsicht hat der Erfinder angenommen, dass die Tatsache, dass der Zustand der Oberfläche der Polarisationsfolie nach Immobilisierungsbehandlung, auf welche der Überzug aufzutragen ist, durch die Hitzebehandlung modifiziert worden war, um sie leicht an funktionelle Gruppen, die in der Harzkomponente, die in der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis enthalten war, oder diese zu absorbieren, zur Verstärkung der Langzeitadhäsion beitrug.
Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis der obigen Entdeckung fertiggestellt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft:

[1] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, umfassend: Bilden eines Polarisationsfilms durch Auftragen einer dichroitischen farbstoffhaltigen Lösung auf ein Substrat; Unterwerfen des gebildeten Polarisationsfilms einer Behandlung, um den dichroitischen Farbstoff in dem Film zu immobilisieren; Auftragen einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis, enthaltend eine Harzkomponente und ein wasserbasiertes Lösungsmittel auf den Polarisationsfilm nach der Immobilisierungsbehandlung und Trocknen der Zusammensetzung unter Bildung einer Primerschicht; und Bildung eines Funktionsfilms auf der Primerschicht, die gebildet worden ist; wobei nach der Immobilisierungsbehandlung, jedoch vor dem Auftragen der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis ein zu beschichtender Gegenstand der Hitzebehandlung unterworfen wird.

Der obige Aspekt kann in den folgenden Ausführungsformen vorliegen:

[2] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß [1], wobei die Immobilisierungsbehandlung durch Beschichten des Polarisationsfilms mit einer Lösung aus Silankupplungsmittel durchgeführt wird.
[3] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß [2], wobei ein epoxygruppenhaltiges Silankupplungsmittel als Silankupplungsmittel verwendet wird.
[4] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß [3], wobei die Immobilisierungsbehandlung ausgeführt wird durch aufeinanderfolgendes Auftragen einer aminogruppenhaltigen Lösung aus Silankupplungsmittel und einer epoxygruppenhaltigen Lösung aus Silankupplungsmittel auf den Polarisationsfilm.
[5] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [1] bis [4], wobei die Harzkomponente Polyurethanharz umfasst.
[6] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [1] bis [5], wobei nach dem Abkühlen des zu beschichtenden Gegenstands nach der Hitzebehandlung die Harzzusammensetzung auf Wasserbasis aufgetragen wird.
[7] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [1] bis [6], wobei die Hitzebehandlung ausgeführt wird durch Platzieren des zu beschichtenden Artikel in einem Heizofen bei einer Atmosphärentemperatur innerhalb des Ofens, die in einen Bereich von 40 bis 80°C fällt.
[8] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [1] bis [7], wobei eine Orientierungsschicht zwischen dem Substrat und der Polarisationsfolie vorhanden ist.
[9] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß [8], wobei die Orientierungsschicht ein Siliciumoxid enthält.
[10] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [1] bis [9], wobei der funktionelle Film ein Hartbeschichtungsfilm ist.
[11] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [1] bis [10], des Weiteren umfassend Behandeln des dichroitischen Farbstoffs in der Polarisationsfolie, um die dichroitischen Farbstoffe in Wasser unlöslich zu machen.

Wie oben erläutert, verbessert die Verwendung einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis zur Bildung einer Primerschicht die ursprüngliche Adhäsion zwischen dem Polarisationsfilm und der funktionellen Schicht, ist jedoch nicht adäquat, um die Adhäsion für einen verlängerten Zeitraum aufrechtzuerhalten. Im Gegensatz dazu macht es die Anwendung der vorliegenden Erfindung möglich, eine ausreichende Adhäsion zwischen dem Polarisationsfilm und einem Funktionsfilm für einen verlängerten Zeitraum aufrechtzuerhalten.
Daneben wurde als ein Forschungsergebnis des Erfinders die Bildung von Schleiern aufgrund der Bildung von Rissen in dem Polarisationsfilm bei manchen Polarisationselementen bestätigt, die erhalten wurden durch Bilden einer Primerschicht unter Verwendung einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis zwischen dem Polarisationsfilm und dem Funktionsfilm, wie oben erörtert. Die Bildung von Schleiern in Polarisationselementen, insbesondere Polarisationslinsen (Brillengläser), gefährdet die optischen Eigenschaften. Demgemäß hat der Erfinder weitere ausgedehnte Forschungsarbeiten ausgeführt, um ein Polarisationselement bereitzustellen, das sowohl eine gute Beständigkeit als auch optische Eigenschaften erzielt, und um ein Mittel zu entdecken, das der Bildung von Rissen in dem Polarisationsfilm in einem Polarisationselement mit einer Primerschicht, gebildet aus einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis, verhindert. Im Ergebnis wurde entdeckt, dass die Bildung von Rissen in der Polarisationsfolie unterbunden werden konnte durch Bilden einer dünnen Primerschicht mit einer Dicke von gleich oder weniger als 0,5 μm. Die Erfinder vermuten die Gründe dafür wie folgt.
Harze auf Wasserbasis haben allgemein die Eigenschaft, zur Absorption von Feuchtigkeit zu neigen, und haben daher eine Neigung zum Quellen. Demgemäß neigt eine Harzzusammensetzung auf Wasserbasis zur Deformation (Quellen). Bei Verformung der Primerschicht verformt sich ebenso die Polarisationsfolie. Je dicker die Primerschicht wird, desto größer ist das Ausmaß an Deformation. Wenn das Ausmaß an Deformation der Primerschicht nicht erreicht werden kann, werden Risse im Polarisationsfilm erzeugt. Demgemäß wird angenommen, dass durch Halten der Dicke der Primerschicht in einem solchen Bereich, dass der Polarisationsfilm der Deformation widerstehen kann, d. h. gleich oder weniger als 0,5 μm, es möglich wird, die Bildung von Rissen in dem Polarisationsfilm zu unterbinden.
Dies bedeutet, dass die Erfinder den folgenden Aspekt entdeckt haben (im Folgenden auch als „Aspekt A” bezeichnet). Aspekt A macht es möglich, ein Polarisationselement mit sowohl guten optischen Eigenschaften als auch Beständigkeit bereitzustellen. Insbesondere erlaubt die Kombination des oben dargestellten Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung mit dem folgenden Aspekt A die Bereitstellung eines Polarisationselements mit guten optischen Eigenschaften, das auch gute Beständigkeit über einen verlängerten Zeitraum zeigt.

[1] Ein Polarisationselement, umfassend eine Polarisationsfolie, enthaltend einen dichroitischen Farbstoff und einen Funktionsfilm in dieser Reihenfolge auf einem Substrat, welches eine Harzschicht auf Wasserbasis mit einer Dicke von gleich oder weniger als 0,5 μm zwischen der Polarisationsfolie und dem Funktionsfilm umfasst.

Der obige Aspekt A kann die folgenden Ausführungsformen annehmen:

[2] Polarisationselement gemäß [1], welches eine Orientierungsschicht zwischen dem Substrat und der Polarisationsfolie umfasst.
[3] Polarisationselement gemäß [2], wobei die Orientierungsschicht ein Siliciumoxid umfasst.
[4] Polarisationselement gemäß einem beliebigen aus [1] bis [3], wobei die Harzschicht auf Wasserbasis Polyurethanharz als Harzkomponente umfasst.
[5] Polarisationselement gemäß einem beliebigen aus [1] bis [4], wobei der Funktionsfilm ein Hartbeschichtungsfilm ist.
[6] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, umfassend: Bilden einer Polarisationsfolie durch Auftragen einer dichroitischen farbstoffhaltigen Lösung auf ein Substrat; Bilden einer Primerschicht auf dem Polarisationsfilm, der gebildet wurde; und Bilden eines Funktionsfilms auf der Primerschicht, die gebildet worden ist, charakterisiert durch Bilden einer Harzschicht auf Wasserbasis mit einer Dicke von gleich oder weniger als 0,5 μm als der obigen Primerschicht durch Auftragen einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis, enthaltend eine Harzkomponente und ein wasserbasiertes Lösungsmittel auf den Polarisationsfilm, und Trocknen der Zusammensetzung.
[7] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß [6], wobei Polyurethanharz als Harzkomponente verwendet wird.
[8] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß [6] oder [7], wobei die Harzlösung auf Wasserbasis eine Wasserdispersion ist, in welcher die Harzkomponente in Wasser dispergiert ist.
[9] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [6] bis [8], wobei eine Orientierungsschicht auf dem Substrat gebildet wird und auf der Orientierungsschicht der Polarisationsfilm gebildet wird.
[10] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß [9], wobei eine Schicht, umfassend ein Siliciumoxid, als Orientierungsschicht gebildet wird.
[11] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [6] bis [10], wobei eine Hartbeschichtungsschicht als Funktionsfilm gebildet wird.
[12] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [6] bis [11], des Weiteren umfassend Behandeln des dichroitischen Farbstoffs im Polarisationsfilm, um den dichroitischen Farbstoff in Wasser vor der Bildung der Primerschicht unlöslich zu machen.
[13] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [6] bis [12], des Weiteren umfassend eine Immobilisierungsbehandlung des dichroitischen Farbstoffs im Polarisationsfilm vor der Bildung der Primerschicht.

Der Erfinder hat auch die folgenden Entdeckungen gemacht.
In den Beispielen der oben erwähnten Dokumente 1 und 3 werden Acrylbeschichtungen als Funktionsfilme über Polarisationsfilmen verwendet. Obwohl die Acrylbeschichtungen den Widerstand gegenüber Kratzen der Polarisationselemente wirksam heraufsetzen, so haften sie schlecht an Polarisationsfilmen, die dichroitische Farbstoffe enthalten, und Trennen sich manchmal vom Hauptkörper des Elementes während Lagerung oder Gebrauch. In dieser Hinsicht hat der Erfindung die Tatsache berücksichtigt, dass die polfunktionellen Acrylatverbindungen, die zur Bildung von Funktionsfilmen verwendet werden, eine schlechte Kompatibilität mit den dichroitischen Farbstoffen besitzen, die in den Polarisationsfilmen enthalten sind, der Grund für die geringe Adhäsion zwischen den Acrylfunktionsfilmen und den Polarisationsfilmen sind.
Als der Erfinder im Gegensatz dazu eine Primerschicht unter Verwendung einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis zwischen einem Polarisationsfilm und einem Acrylfunktionsfilm herstellte, wurde es möglich, gute Adhäsion zwischen dem Polarisationsfilm und dem Funktionsfilm über einen verlängerten Zeitraum aufrechtzuerhalten. Dies schrieb der Erfinder der Tatsache zu, dass die Harzzusammensetzung auf Wasserbasis gute Kompatibilität sowohl mit dem dichroitischen Farbstofffilm (Polarisationsfilm) als auch der polyfunktionellen Acrylatverbindung besaß. Als ein Ergebnis der durch den Erfinder ausgeführten Forschungsarbeiten wurde klar, dass Harzzusammensetzungen auf Wasserbasis hohe Kompatibilität mit Polymerisationsfilmen zeigten, selbst nach Behandlung der dichroitischen Farbstoffe, um sie in Wasser unlöslich zu machen. Diese Tatsache war zuvor unbekannt, und wurde zum ersten Mal durch den Erfinder entdeckt.
Dies bedeutet, dass die Erfinder auch den folgenden Aspekt entdeckt haben (im Folgenden auch als „Aspekt B” bezeichnet). Aspekt B ermöglicht es, gute Adhäsion zwischen einer Acrylsäurebeschichtung und einem Polarisationsfilm über einen verlängerten Zeitraum aufrechtzuerhalten. Insbesondere ist es durch Kombination von zwei oder mehr der drei Aspekte, dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung und Aspekt A, wie oben beschrieben, und Aspekt B im Folgenden möglich, ein Polarisationselement mit guter Beständigkeit über einen verlängerten Zeitraum und mit guten optischen Eigenschaften bereitzustellen.
Ein Polarisationselement, umfassend eine Polarisationsfolie, enthaltend einen dichroitischen Farbstoff und einen Funktionsfilm in dieser Reihenfolge auf einem Substrat, welches eine Harzschicht auf Wasserbasis zwischen dem Polarisationsfilm und dem Funktionsfilm umfasst, wobei der Funktionsfilm gebildet wird durch Härten eines Überzugsfilms, umfassend eine polyfunktionelle Acrylatverbindung, gebildet wird.
Der obige Aspekt B kann die folgenden Ausführungsformen darstellen:

[2] Polarisationselement gemäß [1], wobei der Polarisationsfilm einen dichroitischen Farbstoff umfasst, der behandelt wurde, um ihn unlöslich in Wasser zu machen.
[3] Polarisationselement gemäß [1] oder [2], welches eine Orientierungsschicht zwischen dem Substrat und dem Polarisationsfilm umfasst.
[4] Polarisationselement gemäß [3], wobei die Orientierungsschicht ein Siliciumoxid umfasst.
[5] Polarisationselement gemäß einem beliebigen aus [1] bis [4], wobei die Harzschicht auf Wasserbasis Polyurethanharz als Harzkomponente umfasst.
[6] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, umfassend: Bilden eines Polarisationsfilms durch Beschichten einer dichroitischen farbstoffhaltigen Lösung auf ein Substrat; Bilden einer Primerschicht auf dem Polarisationsfilm, der gebildet worden ist; und Bilden eines Funktionsfilms auf der Primerschicht, die gebildet worden ist, dadurch charakterisiert, dass die Primerschicht gebildet wird durch Auftragen einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis, enthaltend eine Harzkomponente und ein wasserbasiertes Lösungsmittel, auf den Polarisationsfilm und Trocknen der Zusammensetzung, und ebenso durch Bilden des Funktionsfilms durch Auftragen einer Beschichtungsflüssigkeit, enthaltend eine polyfunktionelle Acrylatverbindung auf die Primerschicht, die zur Bildung eines Beschichtungsfilms gebildet worden ist, und anschließend Härten des Beschichtungsfilms.
[7] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß [6], wobei das Polyurethanharz als die Harzkomponente verwendet wird.
[8] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß [5] oder [7], wobei die Harzlösung auf Wasserbasis eine Wasserdispersion ist, in welcher die Harzkomponente in Wasser dispergiert ist.
[9] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [6] bis [8], wobei eine Orientierungsschicht auf dem Substrat gebildet wird, und auf der Orientierungsschicht der Polarisationsfilm gebildet wird.
[10] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß [9], wobei eine Siliciumoxid umfassende Schicht als Orientierungsschicht gebildet wird.
[11] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [6] bis [10], des Weiteren umfassend Behandeln des dichroitischen Farbstoffs im Polarisationsfilm vor der Bildung der Primerschicht, um den dichroitischen Farbstoff in Wasser unlöslich zu machen.
[12] Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen aus [6] bis [11], des Weiteren umfassend eine Behandlung der Immobilisierung des dichroitischen Farbstoffs in dem Polarisationsfilm vor der Bildung der Primerschicht.

Die vorliegende Erfindung liefert ein Polarisationselement von hoher Qualität, das gute Beständigkeit über einen verlängerten Zeitraum besitzt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine beschreibende Zeichnung der Schichtstruktur der Polarisationslinsen gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen.
GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, umfassend: Bilden eines Polarisationsfilms durch Auftragen einer dichroitischen farbstoffhaltigen Lösung auf ein Substrat; Unterwerfen des gebildeten Polarisationsfilms einer Behandlung, um den dichroitischen Farbstoff in dem Film zu immobilisieren; Auftragen einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis, enthaltend eine Harzkomponente und ein wasserbasiertes Lösungsmittel, auf den Polarisationsfilm nach der Immobilisierungsbehandlung und Trocknen der Zusammensetzung unter Bildung einer Primerschicht; und Bilden eines Funktionsfilms auf der Primerschicht, die gebildet worden ist. Das Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, gute Adhäsion zwischen dem Polarisationsfilm und dem Funktionsfilm über einen verlängerten Zeitraum aufrechtzuerhalten durch Hitzebehandlung eines zu beschichtenden Gegenstands nach der Immobilisierungsbehandlung, jedoch vor Auftragen der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis.
Das Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements der vorliegenden Erfindung wird im folgenden in Einzelheiten beschrieben.
Substrat
Das obige Substrat ist nicht in besonderer Weise beschränkt; Beispiele sind Kunststoffe und anorganische Gläser. Beispiele für Kunststoffe sind Methylmethacrylat-Homopolymere; Copolymere von Methylmethacrylat und einem oder weiteren Monomeren; Diethylenglykolbisallylcarbonat-Homopolymere; Copolymere von Diethylenglykolbisallylcarbonat und einem oder mehreren anderen Monomeren; schwefelhaltige Copolymere; Halogencopolymere; Polycarbonat; Polystryol; Polyvinylchlorid; ungesättigter Polyester; Polyethylenterephthalat; Polyurethan; Polythiourethan; aus Materialien einschließlich epithiogruppenhaltiger Verbindungen hergestellte Polymere; Homopolymere aus Monomeren mit Sulfidbindungen; Copolymere aus einem Sulfid und einem oder mehr anderen Monomeren; Copolymere eines Polysulfids und einem oder weitere Monomeren; sowie Copolymere eines Polysulfids und einem oder mehreren anderen Monomeren. Die Dicke des Substrats ist nicht in besonderer Weise beschränkt. Wenn das Polarisationselement zum Beispiel eine Polarisationslinse ist, so beträgt die Substratdicke normalerweise 1 bis 30 mm. Die Oberflächenkonfiguration des Substrats, auf welchem die Polarisationsschicht gebildet wird, ist nicht in besonderer Weise beschränkt. Sie kann jede beliebige Form besitzen, einschließlich planarer, konvexer und konkaver Formen.
Orientierungsschicht
Die polarisierende Eigenschaft des im Polarisationsfilm enthaltenen dichroitischen Farbstoffs wird primär durch eine uniaxiale Orientierung des dichroitischen Farbstoffs erreicht. Um den dichroitischen Farbstoff uniaxial auszurichten, wird allgemein das Verfahren des Imprägnierens eines Films aus Polyvinylalkohol (PVA) mit dem dichroitischen Farbstoff und anschließendes uniaxiales Strecken des Films, und das Verfahren des Auftragens einer Beschichtungsflüssigkeit, enthaltend einen dichroitischen Farbstoff, auf eine gerillte Oberfläche allgemein verwendet. Bei Bildung des Polarisationsfilms durch das letztere Verfahren, d. h. durch Auftragen einer Beschichtungsflüssigkeit auf eine gekerbte Oberfläche, können die Kerben, die die uniaxiale Orientierung des dichroitischen Farbstoffs verursachen sollen, selbst auf der Oberfläche des Substrats gebildet werden, oder können auf der Oberfläche einer Orientierungsschicht, die auf dem Substrat vorgesehen ist, gebildet werden, wie in Dokumenten 1 bis 4 beschrieben, was unter dem Gesichtspunkt des Realisierens einer guten Polarisierungseigenschaft im dichroitischen Farbstoff vorteilhaft ist.
Die Orientierungsschicht wird normalerweise direkt auf oder indirekt über der anderen Schicht auf dem Substrat vorgesehen. Eine Hartbeschichtung ist ein Beispiel für eine Schicht, die zwischen dem Substrat und der Orientierungsschicht gebildet werden kann. Die Hartbeschichtung ist nicht in besonderer Weise beschränkt. Eine Beschichtung, bei welcher ein mikropartikuläres Metalloxid zu einer organischen Siliciumverbindung gegeben wird, ist geeignet. Anstelle einer organischen Siliciumverbindung kann eine Acrylverbindung verwendet werden. Des Weiteren können ein bekanntes UV-härtbares Harz oder EB-härtbares Harz, wie zum Beispiel ein Acarylatmonomer oder -oligomer, als Überzugszusammensetzung zur Bildung einer Hartbeschichtung verwendet werden. Bezüglich Einzelheiten der Hartbeschichtung wird zum Beispiel verwiesen auf die Abschnitte [0071] bis [0074] der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 2007-77327 sowie Abschnitt [0027] der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 2009-237361 . Die Dicke der harten Überzugsschicht beträgt zum Beispiel 0,5 bis 10 μm. Linsensubstrate mit Hartbeschichtungen sind kommerziell erhältlich; eine Orientierungsschicht kann auf einem solchen Linsensubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet werden.
Die Dicke der Orientierungsschicht beträgt normalerweise etwa 0,02 bis 5 μm, und geeigneter Weise etwa 0,05 bis 0,5 μm. Die Orientierungsschicht kann gebildet werden durch Abscheiden eines Film bildenden Materials durch ein bekanntes Film-bildendes Verfahren, wie zum Beispiel Dampfabscheidung oder Sputtern, oder kann gebildet werden durch ein bekanntes Beschichtungsverfahren, wie zum Beispiel Eintauchen bzw. Dipping oder Spin-Coating. Beispiele für geeignete Film bildende Materialien sind Metalle, Metalloide oder Oxide, Komplexe oder Verbindungen davon. Die Verwendung eines Materials, ausgewählt aus Si, Al, Zr, Ti, Ge, Sn, In, Zn, Sb, Ta, Nb, V, Y und Cr oder Oxiden davon, ebenso wie Komplexen oder Verbindungen dieser Materialien wird bevorzugt. Von diesen werden unter dem Gesichtspunkt, dass der Orientierungsschicht leichter Funktionen verliehen werden können, Oxide von Silicium, wie zum Beispiel SiO und SiO₂, bevorzugt. Von diesen wird unter dem Gesichtspunkt der Reaktivität mit dem Silankupplungsmittel, das weiter unten beschrieben ist, SiO₂ bevorzugt.
Andererseits ist ein Beispiel für die Orientierungsschicht, die durch das oben beschriebene Beschichtungsverfahren gebildet wird, ein Sol-Gel-Film, enthaltend ein anorganisches Oxidsol. Beispiele geeigneter Beschichtungsflüssigkeiten zur Bildung des Sol-Gel-Films sind Beschichtungsflüssigkeiten, enthaltend ein anorganisches Oxidsol und mindestens eines aus Alkoxysilan und Hexaalkoxydisiloxanen. Unter dem Gesichtspunkt, dass dem Orientierungsfilm leichter Funktionen verliehen werden können, ist das obige Alkoxysilan bevorzugt, das durch die allgemeine Formel (1) in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 2009-237361 bezeichnete Alkoxysilan, und das obigen Hexaalkoxydisiloxan ist bevorzugt das Hexaalkoxydisiloxan, bezeichnet durch die allgemeine Formel (2) in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 2009-237361 . Die Beschichtungsflüssigkeit kann eines aus einem Alkoxysilan und einem Hexaalkoxydisiloxan oder beiden enthalten. Des Weiteren kann nach Bedarf das die funktionelle Gruppe enthaltende Alkoxysilan, bezeichnet durch die allgemeine Formel (3) in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 2009-237361 eingearbeitet werden. Bezüglich Einzelheiten in Hinblick auf die Beschichtungsflüssigkeit und das Filmbildungsverfahren (Beschichtungsverfahren) wird verwiesen auf die Absätze [0011] bis [0023] und [0029] bis [0031] der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 2009-237361 und die in derselben Veröffentlichung beschriebenen Beispiele.
Als nächstes werden, um den dichroitischen Farbstoff in der Beschichtungsflüssigkeit, der auf die Orientierungsschicht aufgetragen wird, uniaxial auszurichten, üblicherweise Rillen auf der Orientierungsschicht, die gebildet wurde, angebracht. Wird die Beschichtungsflüssigkeit, die dichroitischen Farbstoff enthält, auf die Oberfläche einer Orientierungsschicht aufgetragen, in welcher Rillen gebildet worden sind, so orientiert sich der dichroitische Farbstoff selbst entweder entlang der Rillen oder senkrecht dazu. Somit wird der dichroitische Farbstoff uniaxial ausgerichtet, was die Entwicklung einer guten Polarisationseigenschaft ermöglicht. Zum Beispiel können die Rillen durch einen Abreibschritt gebildet werden, der ausgeführt wird, um Flüssigkristallmoleküle auszurichten. Ein Abreibschritt ist ein Schritt, in welchem eine Oberfläche, die poliert wird, in einer Richtung mit Gewebe oder ähnlichem abgerieben wird. Für Einzelheiten diesbezüglich wird verwiesen zum Beispiel auf die US-Patentschriften 2,400,877 und 4,865,668 . Rillen können auch auf der Orientierungsschicht durch die in Abschnitten [0033] und [0034] der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 2009-237361 beschriebenen Polierbehandlung gebildet werden. Es ist ausreichend, die Tiefe und den Abstand der gebildeten Rillen in einer Weise einzustellen, so dass die uniaxiale Ausrichtung des dichroitischen Farbstoffs möglich ist.
Polarisationsschicht (Schicht mit dichroitischem Farbstoff)
Als nächstes wird die Polarisationsschicht (Schicht mit dichroitischem Farbstoff), die direkt auf der oder durch die Orientierungsschicht und dergleichen auf dem Substrat vorgesehen ist, beschrieben.
Der Begriff „dichroitisch” betrifft eine Eigenschaft, wobei sich die Farbe transmittierten Lichts mit der Verbreitungsrichtung aufgrund der Anisotropie selektiver Absorption durch Licht durch ein Medium verändert. Ein dichroitischer Farbstoff besitzt die Eigenschaft starker Absorption polarisierten Lichts in einer spezifischen Orientierung der Farbstoffmoleküle und schwacher Absorption in einer dazu senkrechten Richtung. Von manchen dichroitischen Farbstoffen ist bekannt, dass sie Flüssigkristallzustände bei bestimmten Konzentrationen und in bestimmten Temperaturbereichen zeigen, wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird. Solche Flüssigkristallzustände werden lyotrope Flüssigkristalle genannt. Ein stärkeres Dichroismus kann erreicht werden durch Verwendung der Flüssigkristallzustände dichroitischer Farbstoffe, um die Farbstoffmoleküle in spezifischer Richtung zu orientieren. Das Auftragen einer Beschichtungsflüssigkeit, die einen dichroitischen Farbstoff auf einer Orientierungsschicht, in welcher Rillen gebildet wurden, enthält, ermöglicht es, den dichroitischen Farbstoff uniaxial auszurichten, was die Bildung einer Polarisationsschicht mit guten Polarisationseigenschaften erlaubt.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete dichroitische Farbstoff ist nicht in besonderer Weise beschränkt. Beispiele sind dichroitische Farbstoffe, die allgemein in Polarisationselementen verwendet werden. Spezifische Beispiele sind Azofarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe, Merocyaninfarbstoffe, Styrylfarbstoffe, Azomethinfarbstoffe, Chinonfarbstoffe, Chinophthalonfarbstoffe, Perylenfarbstoffe, Indigofarbstoffe, Tetrazinfarbstoffe, Stilbenfarbstoffe und Benzidinfarbstoffe. Die in US-Patent 2,400,877 , der veröffentlichten japanischen Übersetzung (TOKUHYO) Nr. 2002-527786 einer internationalen PCT-Anmeldung und dergleichen beschriebenen Farbstoffe können ebenso verwendet werden.
Die den dichroitischen Farbstoff enthaltende Beschichtungsflüssigkeit kann eine Lösung oder eine Suspension sein. Viele dichroitische Farbstoffe sind wasserlöslich. Daher ist die Beschichtungsflüssigkeit üblicherweise eine wässrige Lösung mit Wasser als Lösungsmittel. Der Gehalt an dichroitischem Farbstoff in der Beschichtungsflüssigkeit kann zum Beispiel 1 bis 50 Massenprozent betragen, ist jedoch nicht auf diesen Bereich beschränkt, solange die gewünschte Polarisationseigenschaft erreicht wird.
Die Beschichtungsflüssigkeit kann zusätzlich zum dichroitischen Farbstoff weitere Komponenten enthalten. Ein Beispiel einer weiteren Komponente ist einer von einem dichroitischen Farbstoff verschiedener. Das Kompoundieren von solchen Farbstoffen ermöglicht es, ein Polarisationselement einer gewünschten Farbe herzustellen. Unter dem Gesichtspunkt der weiteren Verstärkung der Beschichtungseigenschaften und dergleichen können Additive, wie zum Beispiel Rheologiehilfsmittel, Adhäsionsverstärkungsmittel, Plastifizierungsmittel und Nivelliermittel kompoundiert werden.
Das Verfahren zum Auftragen der Beschichtungsflüssigkeit ist nicht in besonderer Weise beschränkt; Beispiele sind die obigen bekannten Verfahren, wie zum Beispiel Eintauchen bzw. Dipping und Spin-Coating. Die Dicke des Polarisationsfilms ist nicht in besonderer Weise beschränkt, beträgt jedoch gewöhnlicher Weise etwa 0,05 bis 5 μm. Das weiter unten beschriebene Silankupplungsmittel wird normalerweise verwendet, um den Polarisationsfilm zu imprägnieren und ist im Wesentlichen im Polarisationsfilm enthalten.
Bei Verwendung eines wasserlöslichen Farbstoffs als dichroitischem Farbstoff wird ein Verfahren zum Unlöslichmachen in Wasser vorzugsweise nach dem Beschichten und dem Trocknen der Beschichtungsflüssigkeit ausgeführt, um die Stabilität des Films zu verstärken. Die Behandlung zum Unlöslichmachen in Wasser kann zum Beispiel durch Innenaustausch der terminalen Hydroxylgruppe des Farbstoffmoleküls ausgeführt werden oder durch Erzeugung eines Chelierungszustands zwischen dem Farbstoff und einem Metallion. Dazu wird bevorzugt an das Verfahren zum Eintauchen des Polarisationsfilms, der gebildet worden ist, in eine wässrige Metallsalzlösung verwendet. Das verwendete Metallsalz ist nicht in besonderer Weise beschränkt; Beispiele sind AlCl₃, BaCl₂, CdCl₂, ZnCl₂, FeCl₂ und SnCl₃. Nach der Behandlung zum Unlöslichmachen in Wasser kann die Oberfläche des Polarisationsfilms erneut getrocknet werden.
Der Polarisationsfilm wird einer Behandlung unterworfen, um den dichroitischen Farbstoff zur Verstärkung der Filmstärke und -stabilität zu immobilisieren. Diese Immobilisierungsbehandlung wird bevorzugt ausgeführt nach der obigen Behandlung zum Unlöslichmachen in Wasser. Die Immobilisierungsbehandlung ist in der Lage, den Orientierungszustand des dichroitischen Farbstoffs innerhalb des Polarisationsfilms zu immobilisieren.
Die Immobilisierungsbehandlung wird vorzugsweise durch Auftragen einer Lösung eines Silankupplungsmittels mit einer Konzentration von zum Beispiel 1 bis 15 Massenprozent, bevorzugt etwa 1 bis 10 Massenprozent, auf die Oberfläche des Polarisationsfilms ausgeführt. Das Lösungsmittel in der Lösung ist vorzugsweise ein wasserbasiertes Lösungsmittel, bevorzugt Wasser oder eine Mischung aus Nasser und Alkohol (Methanol, Ethanol oder dergleichen). Die Lösung kann durch ein bekanntes Mittel aufgetragen werden, wie zum Beispiel Eintauchen, Spin-Coating oder Sprühen. Der Immobilisierungseffekt kann weiter erhöht werden durch Platzieren des Elements, das das Linsensubstrat und den Polarisationsfilm umfasst, in einem Heizofen oder dergleichen für eine vorbestimmte Zeitdauer im Verlauf der Immobilisierungsbehandlung. Die atmosphärische Temperatur und Verweilzeit in dem Ofen kann bestimmt werden basierend auf dem Typ an Silankupplungsmittel, und betragen gewöhnlicher Weise Umgebungstemperatur bis 120°C bzw. 5 Minuten bis 3 Stunden.
Als Silankupplungsmittel sind epoxygruppenhaltige Silankupplungsmittel und aminogruppenhaltige Silankupplungsmittel wünschenswert. Unter dem Gesichtspunkt des Immobilisierungseffekts wird die Immobilisierungsbehandlung vorzugsweise ausgeführt durch Beschichten des Polarisationsfilms mit mindestens einer epoxygruppenhaltigen Silankupplungsmittellösung, und weiter bevorzugt durch Auftragen einer epoxygruppenhaltigen Silankupplungsmittellösung nach dem Auftragen einer aminogruppenhaltigen Silankupplungsmittellösung. Dies ist der Fall, da angenommen wird, dass aminogruppenhaltige Silankupplungsmittel (im Folgenden auch als „Aminosilane” bezeichnet) aufgrund ihrer molekularen Strukturen in der Lage sind, leichter zwischen die Moleküle des dichroitischen Farbstoffs, der durch die Orientierungsschicht uniaxial ausgerichtet worden ist, eintreten kann als epoxygruppenhaltiges Silankupplungsmittel (im Folgenden auch als „Epoxysilane” bezeichnet).
Dieses Thema soll weiter erläutert werden. Vom Mechanismus, durch welchen dichroitische Farbstoffe in einem orientierten bzw. ausgerichteten Zustand durch Silankupplungsmittel immobilisiert werden, wird angenommen, dass er wie folgt abläuft. Tritt ein Silankupplungsmittel zwischen die Moleküle eines dichroitischen Farbstoffs, der uniaxial ausgerichtet worden ist, so bindet das Silankupplungsmittel zur unteren Schicht des Polarisationsfilms (zum Beispiel Orientierungsschicht) über Silanolgruppen, die durch Hydrolyse erzeugt werden. Im Ergebnis wird das Silankupplungsmittel zwischen den Molekülen des dichroitischen Farbstoffs immobilisiert, was es den Molekülen des dichroitischen Farbstoffs erschwert, zwischen denselben zu assoziieren, und den ausgerichteten Zustand des dichroitischen Farbstoffs aufrechtzuerhalten. Wird ein Aminosilan als das Kupplungsmittel zum Binden der unteren Schicht verwendet, so wird angenommen, dass die Aminogruppen in dem Polarisationsfilm mit der Aminogruppe nach oben gerichtet immobilisiert wird. Bezüglich der Gründe vermutet der Erfinder Folgendes: Wird ein Epoxysilan darüber geschichtet bzw. aufgetragen, so spielt das Epoxysilan die Rolle eines Vernetzungsmittels, was die Beschichtungsfestigkeit erhöht. Da Epoxygruppen gegenüber Aminogruppen hoch reaktiv sind, bilden die Epoxygruppen Bindungen mit den Aminogruppen und durch Hydrolyse erzeugte Silanolgruppen im Epoxysilan kondensieren, und bilden Siloxanbindungen.
Das Silankupplungsmittel besitzt allgemein eine durch R-Si(OR')₃ bezeichnete Struktur (wobei die mehrfachen Bedeutungen von R' gleich oder verschieden sein können). Der Begriff „epoxygruppenhaltiges Silankupplungsmittel” bezeichnet ein Silankupplungsmittel, das eine Epoxygruppe als funktionelle, durch R bezeichnete Gruppe enthält. Die Epoxygruppe ist normalerweise an das Si über eine zweiwertige Verknüpfungsgruppe bzw. Linkergruppe gebunden. Beispiele divalenter Verknüpfungsgruppen sind in den spezifischen Beispielverbindungen enthaltene Verknüpfungsgruppen, die im Folgenden dargelegt sind. Darüber hinaus ist die durch R' bezeichnete funktionelle Gruppe normalerweise eine Alkylgruppe, die in der wässrigen Lösung hydrolysiert wird unter Produktion von Silanol (Si-OH). Die durch R' bezeichnete Alkylgruppe umfasst zum Beispiel 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 3 Kohlenstoffatome. Andererseits umfasst das Aminosilan in der durch R bezeichneten funktionellen Gruppe eine Aminogruppe. Die Einzelheiten der obigen Aminosilane betreffenden Strukturformel werden dargelegt für das epoxygruppenhaltige Silankupplungsmittel mit der Ausnahme, dass eine Aminogruppe in R enthalten ist.
Spezifische Beispiele dafür sind: γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (γ-GPS), γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, und andere Glycidoxygruppen-haltige Trialkoxysilane; sowie β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilan, β-(3,4-Epoxycylohexyl)ethyltripropoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltributoxysilan, γ-(3,4-Epoxycyclohexyl)propyltrimethoxysilan, γ-(3,4-Epoxycyclohexyl)propyltriethoxysilan, δ-(3,4-Epoxycyclohexyl)butyltrimethoxysilan, δ-(3,4-Epoxycyclohexyl)butyltriethoxysilan, und andere Epoxyalkylalkoxysilane; und andere Aminogruppen-haltige Alkoxysilane wie z. B. N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxySilan, N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropylmethylmethoxysilan, γ-Aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-Aminopropylmethyldiethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, N-(β(Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilan, und N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldiethoxysilan. Eines dieser Silankupplungsmittel kann allein verwendet werden, oder zwei oder mehr dieser Silankupplungsmittel können in Kombination verwendet werden. Nach Auftragen der Silankupplungsmittel kann die Oberfläche mit reinem Wasser, entionisiertem Wasser oder dergleichen gespült werden, um das überschüssige Silankupplungsmittel, das an der äußersten Oberfläche haftet, zu entfernen.
Primerschicht
Beim Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Primerschicht, die zwischen dem Polarisationsfilm nach der Immobilisierungsbehandlung und dem Funktionsfilm lokalisiert ist, eine Harzschicht auf Wasserbasis, gebildet aus einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis, enthaltend eine Harzkomponente und ein Lösungsmittel auf Wasserbasis, die zur Verstärkung der Adhäsion bzw. Haftung zwischen der oberen Schicht, dem Funktionsfilm und dem Polarisationsfilm beitragen kann. Da sie wasserbasiert ist, ist sie unter dem Gesichtspunkt der Kompatibilität mit dem in der unteren Schicht enthaltenen Polarisationsfilm dichroitischen Farbstoff vorteilhafter als ein nicht-wasserbasiertes Harz. In der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „Harzzusammensetzung auf Wasserbasis” eine Zusammensetzung, die die Eigenschaft des Festwerdens bei Entfernung des darin enthaltenen Lösungsmittels auf Wasserbasis besitzt.
Die Dicke der Primärschicht, die hier gebildet wird, ist bevorzugt gleich oder geringer als 0,5 μm, um gleichzeitig eine verstärkte Haftung zwischen dem Polarisationsfilm und dem Funktionsfilm zu erreichen und die Rissbildung des Polarisationsfilms zu verhindern. Unter dem Gesichtspunkt des Aufrechterhaltens der Haftung zwischen dem Polarisationsfilm und dem Funktionsfilm ist die Dicke der Primerschicht vorzugsweise gleich oder größer als 0,05 μm. Unter dem Gesichtspunkt des Erreichens sowohl optischer Eigenschaften als auch der Haftung im erhaltenen Polarisationselement liegt die Dicke der Primerschicht vorzugsweise in einem Bereich von 0,10 bis 0,45 μm.
Das in der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis enthaltene Lösungsmittel auf Wasserbasis ist zum Beispiel ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem polaren Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser. Unter dem Gesichtspunkt der Lösungsstabilität und der Film bildenden Eigenschaften ist die Konzentration der festen Komponente in der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis bevorzugt 1 bis 62 Massenprozent, vorzugsweise 5 bis 38 Massenprozent. Die Harzzusammensetzung auf Wasserbasis kann je nach Bedarf zusätzlich zur Harzkomponente Additive enthalten, wie zum Beispiel Oxidationsinhibitoren, Dispersionsmittel und Plastifizierungsmittel. Kommerziell erhältliche Harzzusammensetzungen auf Wasserbasis können mit Lösungsmitteln wie zum Beispiel Wasser, Alkohol und Propylenglykolmonomethylether (PGM), zum Gebrauch verdünnt werden.
Die Harzzusammensetzung auf Wasserbasis kann die Harzkomponente gelöst oder dispergiert in Form von Mikropartikeln (vorzugsweise kolloidalen Partikeln) in einem Lösungsmittel auf Wasserbasis enthalten. Von diesen ist eine Dispersion, in welcher die Harzkomponente in Form von Mikropartikeln in einem Lösungsmittel auf Wasserbasis (vorzugsweise Wasser) dispergiert ist, bevorzugt. In diesem Fall ist der Partikeldurchmesser der Harzkomponente vorzugsweise gleich oder geringer als 0,3 μm unter dem Gesichtspunkt der Dispersionsstabilität der Zusammensetzung. Des Weiteren ist der pH der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis unter dem Gesichtspunkt der Stabilität bei 25°C bevorzugt etwa 5,5 bis 9,0. Die Viskosität bei 25°C ist unter dem Gesichtspunkt der Eignung zur Beschichtung vorzugsweise 5 bis 500 mPa·s und bevorzugt 10 bis 50 mPa·s. Unter Berücksichtigung der für physikalischen Eigenschaften der Harzschicht auf Wasserbasis, die gebildet wird, ist eine Harzzusammensetzung auf Wasserbasis mit den folgenden Filmeigenschaften bevorzugt. Der durch Auftragen zu einer Dicke von 1 mm auf einer Glasfolie und Trocknen für eine Stunde bei 120°C erhaltene Beschichtungsfilm besitzt bevorzugt eine Glasübergangstemperatur Tg von –58°C bis 7°C, eine Bleistifthärte von 4B bis 2H und eine Zugfestigkeit, gemessen gemäß JIS K 7113m, von 15 bis 69 MPa.
Beispiele der Harzkomponente in der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis sind Polyurethanharze, Acrylharze und Epoxyharze. Unter dem Gesichtspunkt der Adhäsion ist Polyurethanharz als Harzkomponente bevorzugt. Harzzusammensetzungen auf Wasserbasis, die Polyurethanharz enthalten, d. h. Polyurethanharzzusammensetzungen auf Wasserbasis, können hergestellt werden zum Beispiel durch Unterwerfen einer Polyolverbindung mit hohem Molekulargewicht und einer organischen Polyisocyanatverbindung einer Urethanreaktion in einem Lösungsmittel mit hoher Kompatibilität mit Wasser, das inert bezüglich der Reaktion ist, in Gegenwart eines Ketten verlängernden Mittels nach Bedarf, um ein Präpolymer zu erhalten; Neutralisieren des Präpolymers; und anschließend Dispergieren des Produkts in einem wasserbasierten Lösungsmittel, enthaltend ein kettenverlängerndes Mittel zur Erhöhung des Molekulargewichts. Bezüglich solcher Polyurethanharzzusammensetzungen auf Wasserbasis wird verwiesen auf zum Beispiel die Absätze [0009] bis [0013] des japanischen Patents Nr. 3,588,375 ; die Absätze [0012] bis [0021] der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Heisei Nr. 8-34897 ; die Absätze [0010] bis [0033] der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Heisei Nr. 11-92653 sowie die Absätze [0010] bis [0033] der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) Heisei Nr. 11-92655 . Kommerziell erhältliches wässriges Urethan als Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis kann direkt verwendet werden oder mit einem wasserbasierten Lösungsmittel zum Gebrauch verdünnt werden. Beispiele kommerziell erhältlicher wässrige Polyurethane, die zur Verwendung geeignet sind, sind die „Adeka Bontiter”-Serie hergestellt von Asahi Denka Kogyo, K. K.; die „Ölester”-Serie hergestellt von Mitsui-Toatsu Chemicals, Inc.; die „Bondick”- und „Hydran”-Serien hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals Corporation; die „Impranil”-Serie hergestellt von Bayer; die „Sofranate”-Serie hergestellt von Japan Sofran; die „Poise”-Serie hergestellt von Kao; die „Sanprene”-Serie hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Ltd.; die „Izelax”-Serie hergestellt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.; die „Superflex”-Serie hergestellt von Daiichi Yakuhin Kougyou Co., Ltd, und die „Neo Rez”-Serie hergestellt von Zeneca.
Die Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis wird vorzugsweise erhalten durch Dispergieren eines terminalen-Isocyanat-Präpolymers mit dem Grundgerüst eines Polyols, wie zum Beispiel einem Polyesterpolyol oder einem Polyetherpolyol mit anionischen Gruppen, wie zum Beispiel Carboxylgruppen oder Sulfongruppen in einem wasserbasierten Lösungsmittel.
Eine Primerschicht in Form einer Harzschicht auf Wasserbasis kann auf dem Polarisationsfilm durch Auftragen und Trocknen der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis auf der Oberfläche des Polarisationsfilms hergestellt werden, nachdem der Immobilisierungsbehandlung unterworfen wurde. Ein bekanntes Beschichtungsverfahren, wie zum Beispiel Eintauchen oder Spin-Coating kann verwendet werden. Die Beschichtungsbedingungen können in geeigneter Weise gewählt werden, um die Bildung einer Primerschicht gewünschter Dicke zu erlauben. Vor dem Beschichten kann die Oberfläche des Polarisationsfilms, auf welchen die Beschichtung aufgetragen werden soll, chemisch mit einer Säure, einer Base, verschiedenen organischen Lösungsmitteln oder dergleichen behandelt werden; physikalisch verarbeitet werden mit Plasma, Ultraviolettstrahlung, Ozon oder dergleichen; oder mit verschiedenen Detergenzien gewaschen werden. Die Durchführung einer solchen Vorbehandlung kann die Haftung der Polarisationsfilmoberfläche und der Harzschicht auf Wasserbasis verstärken.
Wie jedoch oben ausgeführt, hat der Erfinder entdeckt, dass es notwendig war, eine Hitzebehandlung (Tempern) eines zu beschichtenden Artikels in Form des Laminats des Substrats und des Polarisationsfilms vor Auftragen der Beschichtung auszuführen, um eine gute Adhäsion für einen verlängerten Zeitraum aufrecht zu erhalten. Demgemäß wird in der vorliegenden Erfindung der zu beschichtende Gegenstand der Hitzebehandlung nach der Immobilisierungsbehandlung, jedoch vor Auftragen der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis unterworfen. Die obige Hitzebehandlung kann zum Beispiel ausgeführt werden durch Einbringen des gesamten Elements vor dem Beschichten in einen Heizofen, in welchem die Temperatur auf etwa 40 bis 80°C reguliert worden ist, vorzugsweise etwas 5 Minuten bis 1 Stunde. Durch Kühlen des Elements nach der Hitzebehandlung ist es möglich, die Filmdicke während des Auftragens der Primerflüssigkeit zu stabilisieren. Diese Abkühlbehandlung kann ausgeführt werden durch Entfernen des Elements aus dem Ofen nach der Hitzebehandlung und Stehenlassen für eine vorbestimmte Zeitdauer, sodass es zur Temperatur („temperature”) zurückkehrt.
Nach dem Auftragen der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis kann die Zusammensetzung getrocknet werden, um eine Harzschicht auf Wasserbasis als Primerschicht zu bilden. Das obige Trocknen kann ausgeführt werden zum Beispiel durch Einbringen des Elements, auf welchem die Primerschicht gebildet worden ist, in eine Atmosphäre von Umgebungstemperatur bis 100°C für 5 Minuten bis 24 Stunden.
Funktionsfilm
Als nächstes wird ein Funktionsfilm über der Primerschicht, die gebildet worden ist, hergestellt. Beispiele für Funktionsschichten sind Hartbeschichtungsfilme und Antireflexionsfilme. Der gebildete Funktionsfilm kann aus einer einzelnen Schicht oder zwei oder mehr Schichten bestehen. Jedoch umfasst unter den Gesichtspunkten des Schützens des Polarisationsfilms und der Verstärkung seiner Beständigkeit der Funktionsfilm bevorzugt mindestens eine Schicht in Form einer Hartbeschichtung.
Der Hartbeschichtungsfilm wurde zu einem gewissen Ausmaß oben beschrieben. Die Bildung der Hartbeschichtung, die auf dem Polarisationsfilm einer photohärtenden Verbindung vorhanden ist, ist unter dem Gesichtspunkt der Bedienungseigenschaften und der optischen Eigenschaften des erhaltenen Polarisationselements vorteilhaft.
Basierend auf dem oben Gesagten besteht ein Hartbeschichtungsfilm primär als bevorzugtes Beispiel aus einer multifunktionellen Acrylatverbindung. In der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „Acrylat” das Methacrylat. Im folgenden umfasst der Begriff „(Meth)acrylat” sowohl das Acrylat als auch das Methacrylat. Die Tatsache, dass es möglich ist die Haftung dadurch zu erhöhen, dass eine wasserbasierte Harzschicht (Primerschicht), die aus einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis zwischen den beiden Filmen gebildet ist, während ein Acrylfunktionsfilm auf dem Polarisationsfilm schlecht haftet, wurde vom Erfinder entdeckt. Der oben erörterte Aspekt B wurde auf Basis dieser Erkenntnis entwickelt.
Die multifunktionelle Acrylatverbindung, die zur Bildung des Funktionsfilms verwendet wird, ist eine Verbindung mit mindestens zwei acrylatpolymerisierbaren Gruppen innerhalb des Moleküls und ist vorzugsweise eine Verbindung mit mindestens zwei Acryloyloxygruppen oder Methacryloyloxygruppen innerhalb des Moleküls. Spezifische Beispiele sind Ethylenglycoldiacrylat, Diethylenglycoldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Neopentylglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolethantriacrylat, Tetramethylolmethantriacrylat, Tetramethylolmethantetraacrylat, Pentaglycerintriacrylat, Pentaerythrittriacrylat, Pentaerythrittetraacrylat, Glycerintriacrylat, Dipentaerythrittriacrylat, Dipentaerythrittetraacrylat, Dipentaerythritpentaacrylat, Dipentaerythrithexaacrylat, Tris(acryloyloxyethyl)isocyanurat, Ethylenglycoldimethacrylat, Diethylenglycoldimethacrylat, 1,6-Hexanedioldimethacrylat, Neopentylglycoldimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Trimethylolethantrimethacrylat, Tetramethylolmethantrimethacrylat, Tetramethylolmethantetramethacrylat, Pentaglyceroltrimethacrylat, Pentaerythrittrimethacrylat, Pentaerythrittetramethacrylat, Glycerintrimethacrylat, Dipentaerythrittrimethacrylat, Dipentaerythrittetramethacrylat, Dipentaerythritpentamethacrylat, Dipentaerythrithexamethacrylat, Tris(methacryloyloxyethyl)isocyanurat, phosphazenbasierte Acrylatverbindungen und phosphazenbasierte Methacrylatverbindungen, bei welchen eine Acryloyloxygruppe oder Methacryloyloxygruppe an dem Phosphazenring einer Phosphazenverbindung enthalten ist, Urethanacrylatverbindungen und Urethanmethacrylatverbindungen, erhalten durch Umsetzen eines Polyisocyanats mit mindestens zwei Isocyanatgruppen im Molekül mit einer Polyolverbindung mit mindestens einer Acryloyloxygruppe oder Methacryloyloxygruppe und einer Hydroxylgruppe, Polyesteracrylatverbindungen und Polyestermethacrylatverbindungen, erhalten durch die Umsetzung mit einer Polyolverbindung mit mindestens zwei Carbonsäurehalogeniden, ebenso wie mindestens einer Acryloyloxygruppe oder Methacryloyloxygruppe und einer Hydroxylgruppe im Molekül, und Oligomere wie zum Beispiel Dimere, Trimere und dergleichen der verschiedenartigen, oben aufgeführten Verbindungen.
Diese Verbindungen können einzeln oder gemischt in Kombination von zwei oder mehreren zum Gebrauch verwendet werden. Zusätzlich zu dem obigen multifunktionellen (Meth)acrylat können gleich oder weniger als 10 Massen-%, bezogen auf die Festkomponente nach Härtung der Hartbeschichtungs-Verwendungs-Beschichtungszusammensetzung, mindestens eines monofunktionellen (Meth)acrylats formuliert werden, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Hydroxybutyl(meth)acrylat, 2-Hydroxy-3-phenoxypropoyl(meth)acrylat sowie Glycidyl(meth)acrylat.
Polymerisierbare Oligomere können zur Hartbeschichtung gegeben werden, um die Härte einzustellen. Beispiele solcher Oligomere sind terminales (Meth)acrylatpolymethylmethacrylat, terminale Styrylpoly(meth)acrylate, terminale (Meth)acrylatpolystyrene, terminales (Meth)acrylatpolyethylenglycol, terminale (Meth)acrylatacrylonitril-Styrolcopolymere, terminale (Meth)acrylat-styrol-Methyl(meth)acrylatcopolymere, und andere Makromonomere. Der Gehalt ist vorzugsweise 5,0 bis 50 Massen-% relativ zur festen Komponente der gehärteten Beschichtungszusammensetzung.
Die obigen polymerisierbaren Komponenten können in Form einer gemischten Lösung mit einem Lösungsmittel verwendet werden. Kommerziell erhältliche polymerisierbare Verbindungen können ebenfalls verwendet werden. Spezifische Beispiele kommerziell erhältlicher Verbindungen sind „NK Hard M101” (eine Urethanacrylatverbindung hergestellt von Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), „NK Ester A-TMM-3L” (ein Tetramethylolmethantriacetat hergestellt von Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), „NK Ester A-9530” (ein Dipentaerythrithexaacrylat hergestellt von Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), das „KAYARAD DPHA Series” (Dipentaerythrithexaacrylatverbindung hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd.), die ”KAYARAD DPCA Series” (Derivate von Dipentaerythrithexaacrylatverbindungen hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd.), ”Aronix M-8560” (Polyesteracrylatverbindung hergestellt von Toagosei Co. Ltd.), ”New Frontier TEICA” (Tris(acryloyloxyethyl)isocyanurat hergestellt von Daiichi Yakuhin Kougyou Co., Ltd.), und ”PPZ” (phosphazenbasierte Methacrylatverbindung hergestellt von Kyoeisha Chemical Co., Ltd.). Die Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Hartbeschichtung kann ebenfalls bekannte Photopolymerisationsinitiatoren enthalten. Der Typ und die Menge des Photopolymerisationsinitiators sind nicht in besonderer Weise beschränkt und können in geeigneter Weise ermittelt werden.
Die obigen, eine Hartbeschichtung bildenden Komponenten werden normalerweise zum Gebrauch mit einem Lösungsmittel verdünnt. Beispiele für Lösungsmittel, die in geeigneter Weise gewählt werden können, sind Hexan, Octan und andere aliphatische Kohlenwasserstoffe; Toluol, Xylol und andere aromatische Kohlenwasserstoffe; Ethanol, 1-Propanol, Isopropanol, 1-Butanol und andere Alkohole; Methylethylketon, Methylisobutylketon und andere Ketone; Ethylacetat, Butylacetat und andere Ester; sowie Cellosolve. Einiger dieser organischen Lösungsmittel können zum Gebrauch nach Bedarf gemischt werden. Die Art und Menge des verwendeten Lösungsmittels werden in geeigneter Weise im Hinblick auf die Typen und Mengen der die Hartbeschichtung bildenden Komponenten, des Beschichtungsverfahrens, der Dicke der gewünschten Hartbeschichtung und dergleichen ausgewählt.
Die Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Hartüberzugsschicht kann auf die Primerschicht aufgetragen werden und mit Licht nach Trocknen bestrahlt werden, um die Hartbeschichtung zu bilden. Die Beschichtung kann durch ein bekanntes Beschichtungsverfahren wie zum Beispiel Eintauchen oder Spin-Coating aufgetragen werden. Die Beschichtungsbedingungen können in geeigneter Weise gewählt werden, sodass eine Hartbeschichtung gewünschter Dicke gebildet wird. Das Licht zur Bestrahlung kann zum Beispiel ein Elektronenstrahl oder Ultraviolettstrahlung sein. Der Lichttyp und die Bestrahlungsbedingungen des Lichts zur Bestrahlung werden in geeigneter Weise ausgewählt im Hinblick auf die Komponententypen, die zur Bildung der Hartbeschichtung verwendet werden.
Darüber hinaus können bei Bildung eines Antireflexionsfilms als Funktionsfilm ein Antireflexionsfilm in Form einer Einzelschicht oder eines Multischichtfilms, bestehend aus bekannten anorganischen Oxiden, verwendet werden. Beispiele für anorganische Oxide sind Siliciumdioxid (SiO₂), Zirconiumoxid (ZrO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Nioboxid (Nb₂O₅), und Yttriumoxid (Y₂O₃). Das zur Bildung des Films verwendete Verfahren ist nicht in besonderer Weise beschränkt Die Dicke der Hartbeschichtung, der auf dem Polarisationsfilm gebildet wird beträgt zum Beispiel 05 bis 10 μm. Die Dicke des Antireflexionsfilms beträgt zum Beispiel 0,1 bis 5 μm. Wasserabweisende Filme, UV-absorbierende Filme, IR-absorbierende Filme, photochrome Filme, antistatische Film und dergleichen können als Funktionsfilme laminiert werden.
Das Polarisationselement, erhalten durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wie oben erörtert, zeigt gute Beständigkeit über einen verlängerten Zeitraum. Daher ist es geeignet für verschiedene Polarisationselemente, die von Anwendern über ausgedehnte Zeiträume hinweg verwendet werden, wie zum Beispiel Polarisationslinsen, insbesondere Brillengläser. Jedoch ist das durch die vorliegende Erfindung erhaltene Polarisationselement nicht in besonderer Weise auf die Form einer Linse beschränkt, solange es die oben beschriebene Struktur besitzt. Zum Beispiel kann das Polarisationselement der vorliegenden Erfindung bei Polarisationselementen wie zum Beispiel Flüssigkristallanzeigen, optischen Transmittern und Fensterglas in Automobilen und Gebäuden angewendet werden.
1. Beispiele und Vergleichsbeispiele für die Herstellung einer Polarisationslinse
[Beispiel 1]
Herstellung einer Polarisationslinse
(1) Bildung der Orientierungsschicht
Eine Phönix-Linse (Brechungsindex 1,53, mit Hartbeschichtung, 70 mm im Durchmesser, Basiskurve 4, zentrale Dicke 1,5 mm, hergestellt von Hoya Corporation) wurde als Linsensubstrat verwendet. Ein SiO₂-Film wurde mit einer Dicke von 0,2 μm durch Vakuumdampfabscheidung auf der konkaven Oberfläche der Linse gebildet.
Ein schleifmittelhaltiger Urethanschaum (Schleifmittel: Al₂O₃-Partikel mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,8 μm, Produktbezeichnung: POLIPLA 203, hergestellt von Fujimi Inc.; Urethanschaum: besitzt in etwa die selbe Form wie die Krümmung der konkaven Oberfläche der obigen Linse) wurde verwendet, um den gebildeten SiO₂-Film uniaxialem Schleifen unter Bedingungen einer Rotationsgeschwindigkeit von 350 rpm bei einem Polierdruck von 50 g/cm² für 30 Sekunden zu unterwerfen. Die polierte Linse wurde in reinem Wasser gespült und getrocknet.
(2) Bildung des Polarisationsfilms
Nach Trocknen der Linse wurden 2 bis 3 g einer wässrigen Lösung von etwa 5 Massen-% eines wasserlöslichen dichroitischen Farbstoffs (Handelsname: „Varilight-Lösung 2S”, hergestellt von Sterling Optics, Inc.) dem Spin-Coating auf der polierten Oberfläche unterworfen unter Bildung eines Polarisationsfilms. Beim Spin-Coating wurde die wässrige Lösung des Farbstoffs bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 300 rpm zugeführt, die für 8 Sekunden gehalten wurde, wonach eine Rotationsgeschwindigkeit von 400 rpm 45 Sekunden gehalten wurde, gefolgt von 1000 rpm, gehalten für 10 Sekunden.
Als nächstes wurde eine wässrige Lösung mit einer Eisenchloridkonzentration von 0,15 M, einer Calciumhydroxidkonzentration von 0,2 M und einem pH von 3,5 hergestellt. Die gemäß oben erhaltene Linse wurde für etwa 30 Sekunden in diese wässrige Lösung eingetaucht, herausgezogen, und gründlich in reinem Wasser gespült. Dieser Schritt machte den ursprünglich wasserlöslichen Farbstoff unlöslich (Behandlung zum Unlöslichmachen in Wasser).
(3) Immobilisierungsbehandlung
Nach (2) oben wurde die Linse 15 Minuten in eine wässrige Lösung von 10 Massen-% γ-Aminopropyltriethoxysilan eingetaucht. Sie wurde danach drei Mal mit reinem Wasser gespült, für 30 Minuten in einem Heizofen wärmebehandelt (Temperatur im Ofen: 85°C), aus dem Ofen entfernt und auf Durchschnittstemperatur abgekühlt.
Nach dem Kühlen wurde die Linse 30 Minuten in einer wässrigen Lösung von 2 Massen-% γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan eingetaucht.
(4) Wärme- und Abkühlungsbehandlung nach der Immobilisierungsbehandlung
Nach der Immobilisierungsbehandlung wurde die Linse 30 Minuten in einem Heizofen (Temperatur im Ofen: 60°C) wärmebehandelt, aus dem Ofen entfernt und auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
Nach der obigen Verarbeitung betrug die Dicke des gebildeten Polarisationsfilms etwa 1 μm.
(5) Bildung der Harzschicht auf Wasserbasis (Primerschicht)
Die Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis wurde durch Spin-Coating auf die Oberfläche des Polarisationsfilms nach der Abkühlungsbehandlung aufgetragen. Die Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis, die verwendet wurde, bestand aus der des Handelsnamens „Adeka Bontiter HUX-232”, hergestellt von ADEKA Corporation (eine Wasserdispersion, erhalten durch Dispergieren eines terminalen Isocyanatpräpolymers, das eine Carboxylgruppe enthält und ein Polyesterpolyol als Grundgerüst aufweist; Feststoffgehalt: 30 Massen-%; Partikeldurchmesser der Harzkomponente: weniger als 0,1 μm; Viskosität bei 25°C: 20 mPa·s; pH bei 25°C: 8,5), die sechsfach in PGM verdünnt worden war. Beim Spin-Coating wurde die Zusammensetzung auf den Polarisationsfilm bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 100 rpm, die für 10 Sekunden gehalten wurde; gefolgt von einer Rotationsgeschwindigkeit von 400 rpm, die für 10 Sekunden gehalten wurde; und anschließend 1000 rpm, gehalten für 30 Sekunden, zugegeben.
Nach dem Spin-Coating wurde die Linse durch Hitzebehandlung für 30 Minuten in einem Heizofen (Temperatur im Ofen: 60°C) hitzebehandelt, wodurch eine Primerschicht (Harzschicht auf Wasserbasis) auf dem Polarisationsfilm gebildet wurde. Die Dicke der gebildeten Primerschicht betrug 0,30 μm.
Die Filmeigenschaften der Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis, die verwendet wurde, gemessen durch die oben beschriebenen Verfahren, waren wie folgt: Glasübergangstemperatur Tg: –18°C; Bleistifthärte H, Zugfestigkeit 49 MPa.
(6) Bildung der Hartbeschichtung
Eine Beschichtungsflüssigkeit, erhalten durch Mischen von 1000 Massenteilen Dipentaerythritolhexaacrylat (KAYARAD DPHA, hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd), 3000 Massenteilen Ethylacetat und 30 Massenteilen Photopolymerisationsinitiator (Irgacure 819, hergestellt von Ciba Japan) wurde durch Spin-Coating (1000 rpm, gehalten für 30 Sekunden) auf die Linse aufgetragen, die gemäß (5) oben verarbeitet worden war. Nach der Beschichtung wurde ein Härten ausgeführt durch Bestrahlung mit 1200 mJ/cm² UV unter Verwendung eines Ultraviolettbestrahlungsgeräts. Dies erzielte eine Hartbeschichtung von 4,5 μm Dicke.
Insgesamt wurden drei Polarisationslinsen mit der in 1 gezeigten Schichtstruktur durch diese Schritte erhalten.
[Beispiel 2]
Polarisationslinsen wurden durch das selbe Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass eine Primerschicht (Harzschicht auf Wasserbasis) mit 0,44 μm Dicke durch eine verschiedene Menge Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis gebildet wurde.
[Beispiel 3]
Polarisationslinsen wurden durch das selbe Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis unmittelbar aufgetragen wurde, ohne dass die aus dem Heizofen entfernte Linse nach der Wärmebehandlung abkühlen konnte.
[Vergleichsbeispiel 1]
Polarisationslinsen wurden durch das selbe Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Primerschicht, ohne dass die Linse einer Wärme- und Abkühlungsbehandlung nach der Immobilisierungsbehandlun^g unterworfen wurde, unmittelbar gebildet wurde.
Evaluierungsverfahren
(1) Evaluierung der anfänglichen Haftung
Die Haftung der Linse unmittelbar nach der Herstellung wurde durch das folgende Verfahren evaluiert.
<Haftungsevaluierungsverfahren>
Kreuzschnitte wurden bei Intervallen von 1,5 mm in der Hartbeschichtung angebracht, sodass ein Gitter, bestsehend aus 100 Quadraten, gebildet wurde. Klebeband (Zellophanband, hergestellt von Nichiban K. K.) wurde kräftig auf die Punkte, an denen die Kreuzschnitte gemacht worden waren, aufgeklebt, wonach das Klebeband schnell abgezogen wurde. Anschließend wurde die Anzahl abgelöster Quadrate unter den 100 Quadraten des gehärteten Films gezählt. Die Evaluierungsskala war wie folgt:
(Evaluierungsskala)

O

Anzahl Quadrate, die abgelöst waren: 0 bis 2/100

Δ

Anzahl Quadrate, die abgelöst waren: 3 bis 5/100

X

Anzahl Quadrate, die abgelöst waren: 6 oder mehr

(2) Haftung nach Warmwasserbeständigkeitstest
Die verschiedenen Polarisationslinsen der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden 24 Stunden in 50°C warmen Wasser eingetaucht und luftgetrocknet. Die Haftung der Polarisationslinsen wurde dann durch das obige Verfahren evaluiert.
(3) Adhäsion nach Feuchtigkeitsbeständigkeitstest
Die verschiedenen Polarisationslinsen der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden 168 Stunden in einer Umgebung mit einer Temperatur von 40°C und einer Feuchtigkeit von 90% RF gelagert. Die Haftung der Polarisationslinsen wurde dann durch das obige Verfahren evaluiert.

Die Ergebnisse diesbezüglich sind in Tabelle 1 angegeben. [Tabelle 1]

	Nach Immobilisierungsbehandlung		Haftung unmittelbar nach Herstellung	Haftung nach Warmwasserbeständigkeitstest	Haftung nach Feuchtigkeitsbeständigkeitstest
	An- oder Abwesenheit der Wärmebehandlung	An- oder Abwesenheit der Abkühlungsbehandlung nach Wärmebehandlung	Haftung unmittelbar nach Herstellung	Haftung nach Warmwasserbeständigkeitstest	Haftung nach Feuchtigkeitsbeständigkeitstest
Bsp. 1	Ausgeführt	Ausgeführt	O	O	O
Bsp. 2	Ausgeführt	Ausgeführt	O	O	O
Bsp. 3	Ausgeführt	Nicht ausgeführt	O	O	O
Vergl.-Bsp. 1	Nicht ausgeführt	Nicht ausgeführt	O	X	X

Wie in Tabelle 1 gezeigt, zeigten die Polarisationslinsen des Vergleichsbeispiels 1, bei denen keine Wärmebehandlung nach der Immobilisierungsbehandlung ausgeführt wurde, geringe Haftung zwischen der Hartbeschichtung und dem Polarisationsfilm nach sowohl dem Warmwasserbeständigkeitstest als auch dem Feuchtigkeitsbeständigkeitstest. Im Gegenteil wurden die Polarisationslinsen der Beispiele 1 bis 3 alle als mit hoher Haftung evaluiert. Die verschiedenen Polarisationslinsen dieser Beispiele zeigten alle Trübungswerte von ≤ 1,0% bei Messung mit einem Hazameter HM-150, hergestellt von Murakami Color Research Laboratory unmittelbar nach Herstellung, nach dem Warmwasserbeständigkeitstest und nach dem Feuchtigkeitsbeständigkeitstest. Ein hoher Grad an Transparenz wurde daher bestätigt. Des weiteren zeigten bei Betrachtung der Querschnitte der Polarisationslinsen der Beispiele 1 bis 3 durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) (angelegte Spannung: 10 kV; Vergrößerung: 5000 X) die Primerschichten aus Beispielen 1 und 2 einen höheren Grad an Einheitlichkeit der Filmdicke als die aus Beispiel 3. Dies wurde der Abkühlungsbehandlung nach der Wärmebehandlung zugeschrieben, die eine Rolle in der Stabilisierung der Filmdicke spielt.
[Vergleichsbeispiel 2]
Polarisationslinsen wurden durch das selbe Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass nichtwasserbasierter Urethanacrylatprimer (UV-1700B von Daicel-Cytec Co. Ltd.) 100-fach mit PGM verdünnt wurde, und auf den Polarisationsfilm durch Spin-Coating aufgetragen wurde und anschließend mit UV-Strahlung bestrahlt (gehärtet) wurde unter Bildung einer Primerschicht mit 0,30 μm Dicke. Die Evaluierung der Haftung der Polarisationslinsen durch das obige Verfahren unmittelbar nach der Herstellung erzielte Ergebnisse von „X”. Aufgrund dieser Ergebnisse wurde evaluiert, dass der nichtwasserbasierte Primer die Bildung einer Primerschicht, die einen adäquaten Effekt zur Verbesserung der Haftung zeigt, nicht ohne weiteres erlaubt.
[Vergleichsbeispiel 3]
Polarisationslinsen wurden durch das selbe Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Beschichtungsflüssigkeit zur Bildung der Hartbeschichtung direkt auf den Polarisationsfilm aufgetragen wurde ohne Bildung einer Primerschicht einer Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis. Die (1) ursprüngliche Haftung, (2) Adhäsion nach dem Warmwasserbeständigkeitstest, und (3) Adhäsion nach dem Feuchtigkeitsbeständigkeitstest der erhaltenen Polarisationslinsen wurde durch das selbe Verfahren wie oben ausgeführt gemessen. Die Ergebnisse sind zusammen mit den Evaluierungsergebnissen aus Beispielen 1 und 2 in der folgenden Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2]

Haftung unmittelbar nach Herstellung Haftung nach Warmwasserbeständigkeitstest Haftung nach Feuchtigkeitsbeständigkeitstest

Bsp. 1 O O O

Bsp. 2 O O O

Vergl.-Bsp. 3 X X X
Wie in Tabelle 2 gezeigt, zeigten die Polarisationslinsen des Vergleichsbeispiels 3, auf denen keine Primerschicht (Polyurethanharzschicht auf Wasserbasis) gebildet wurde, geringe Haftung zwischen der Hartbeschichtung und dem Polarisationsfilm unmittelbar nach der Herstellung, nach dem Warmwasserbeständigkeitstest, und nach dem Feuchtigkeitsbeständigkeitstest. Im Gegensatz dazu zeigten die Polarisationslinsen aus Beispielen 1 und 2 eine gute Haftung bei allen Evaluierungen.
2. Evaluierung der Benetzbarkeit (Messung des Kontaktwinkels)
Der zur Oberfläche des Polarisationsfilms relative Kontaktwinkel wurde durch das im folgenden dargelegte Verfahren für die Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis und die Beschichtungsflüssigkeit zur Bildung der Hartbeschichtung, die in Beispiel 1 und 2 verwendet wurde, gemessen.
Ein Kontaktwinkelmessgerät (Kontaktwinkelmessgerät Modell Nr. CA-D), hergestellt von Kyowa Interface Science, wurde verwendet, um die Kontaktwinkel der obigen Zusammensetzung und der Kontaktflüssigkeit relativ zur Oberfläche des Polarisationsfilms bei Linsen, die bis zur oben beschriebenen Abkühlungsbehandlung verarbeitet worden waren, zu messen.
Durch das selbe Verfahren wurde der durchschnittliche Wert des Kontaktwinkels der Beschichtungsflüssigkeit zur Bildung der Hartbeschichtung relativ zur Primerschichtoberfläche, gebildet durch das selbe Verfahren wie in Beispiel 1, berechnet.
Die Benetzbarkeit wurde evaluiert unter Verwendung der im folgenden angegebenen Skala, basierend auf dem Durchschnittswert der gemessenen Kontaktwinkel. Die Benetzbarkeit relativ zu der Oberfläche des Polarisationsfilms der Beschichtungsflüssigkeit zur Bildung der Hartbeschichtung war „X”. Im Gegensatz dazu war die Benetzbarkeit relativ zu der Oberfläche des Polarisationsfilms der Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis, verwendet in Beispielen 1 und 2, und die Benetzbarkeit der Beschichtungsflüssigkeit zur Bildung der Hartbeschichtung relativ zur Oberfläche der durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 gebildeten Primerschicht „O” in allen Fällen. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde bestimmt, dass die Harzschicht auf Wasserbasis hochkompatibel mit sowohl dichroitischen farbstoffhaltigen Polarisationsfilmen als auch Acrylfunktionsfilmen war.
Durchschnittlicher Kontaktwinkel von 85° oder weniger: O
Durchschnittlicher Kontaktwinkel über 85°, jedoch nicht über 900: Δ
Durchschnittlicher Kontaktwinkel über 90°: X
Bestimmung der Filmdicke der Harzschicht auf Wasserbasis
[Beispiel 4]
Polarisationslinsen wurden durch das selbe Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Menge an Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis, die verwendet wurde, verändert wurde, um eine Primerschicht (Harzschicht auf Wasserbasis) mit 0,58 μm Dicke zu bilden.
[Beispiel 5]
[Beispiel 4]
Polarisationslinsen wurden durch das selbe Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Menge an Polyurethanharzzusammensetzung auf Wasserbasis, die verwendet wurde, verändert wurde, um eine Primerschicht (Harzschicht auf Wasserbasis) mit 1,24 μm Dicke zu bilden.
Evaluierungsverfahren
(1) Evaluierung der Transparenz (Trübungswert)
Die Trübungswerte der verschiedenen Polarisationslinsen aus Beispielen 1, 2, 4 and 5 unmittelbar nach der Herstellung wurden durch ein Gerät vom Typ „Hazemeter HM-150”, hergestellt von Murakami Color Research Laboratory, gemessen. Die An- oder Abwesenheit einer Schleierbildung (Trübung) wurde gemäß der folgenden Skala evaluiert:
(Evaluierungsskala)

O:

keine Schleierbildung (Trübungswert ≤ 1,0%)

X:

Schleierbildung (Trübungswert > 1,0%)

(2) Evaluierung der Haftung
Die Haftung der auf Transparenz in (1) oben untersuchten Linsen wurde durch das Haftungsevaluierungsverfahren wie oben dargelegt evaluiert.
(3) Haftung und Transparenz nach Warmwasserbeständigkeitstest
Die Transparenz (Trübungswert) und Haftung der Polarisationslinse nach Eintauchen für 24 Stunden in 50°C warmen Wasser und anschließend Lufttrocknen wurden durch die oben dargelegten Verfahren für die verschiedenen Polarisationslinsen der Beispiele 1, 2, 4 und 5 evaluiert.
(4) Haftung und Transparenz nach Feuchtigkeitsbeständigkeitstest

Die Transparenz (Trübungswert) und Haftung der Polarisationslinse nach Lagern in einer Umgebung einer Feuchtigkeit von 90% RF bei einer Temperatur von 40°C für 168 Stunden wurde durch die oben dargelegten Verfahren für die verschiedenen Polarisationslinsen der Beispiele 1, 2, 4 und 5 evaluiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. [Tabelle 3]

	Dicke der Primerschicht	Unmittelbar nach Herstellung		Haftung nach Warmwasserbeständigkeitstest		Haftung nach Feuchtigkeitsbeständigkeitstest
	Dicke der Primerschicht	Haftung	An- oder Abwesenheit von Schleierbildung	Haftung	An- oder Abwesenheit von Schleierbildung	Haftung	An- oder Abwesenheit von Schleierbildung
Bsp. 1	0,30 μm	O	O	O	O	O	O
Bsp. 2	0,44 μm	O	O	O	O	O	O
Bsp. 3	0,58 μm	O	O	X	O	O	X
Bsp. 4	1,24 μm	O	X	X	X	O	X

Wie in Tabelle 3 dargelegt, zeigten die Polarisationslinsen der Beispiele 1 und 2, bei welchen Primerschichten in Form von Polyurethanharzschichten auf Wasserbasis mit einer Dicke von gleich oder weniger als 0,5 μm gute Transparenz und gute Haftung zwischen der Hartbeschichtung und des Polarisationsfilms unmittelbar nach der Herstellung, nach dem Warmwasserbeständigkeitstest und nach dem Feuchtigkeitsbeständigkeitstest. Im Gegensatz dazu zeigten Beispiele 4 und 5, bei welchen die Dicke der Polyurethanharzschicht auf Wasserbasis 0,5 μm überschritt, eine schlechtere Adhäsion und/oder Transparenz als Beispiele 1 und 2, wie in Tabelle 3 gezeigt.
Demgemäß eröffnete die Betrachtung durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) (angelegte Spannung: 10 kV; Vergrößerung: 5000 X) der Querschnitte der Polarisationslinsen der Beispiele 4 und 5, bei denen eine Schleierbildung beobachtet worden war, das Vorliegen von Rissen in Bereichen neben der Primerschicht der Polarisationsfilme. Daher wurde bestätigt, dass Polarisationslinsen mit einer Polyurethanharzschicht auf Wasserbasis mit einer Dicke, die 0,50 μm überschreitet, als Primerschicht verminderte Transparenz zeigen (Schleierbildung) aufgrund Rissbildung des Polarisationsfilms. Des weiteren wurde die verringerte Haftung der Beispiele 4 und 5 auch der Rissbildung des Polarisationsfilms zugerechnet.
Die Ergebnisse zeigten, das die Bildung einer Polyurethanharzschicht auf Wasserbasis mit gleich oder weniger als 0,50 μm Dicke als Primerschicht zwischen dem Polarisationsfilm und einer Funktionsschicht es ermöglichte, eine Polarisationslinse zu erhalten, die frei von Trübung, hochbeständig und von außerordentlich hoher Qualität war.
Die vorliegende Erfindung ist verwendbar im Gebiet der Herstellung von Polarisationslinsen, wie zum Beispiel Brillengläsern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/081006 [0002]
JP 2009-237361 [0002, 0027, 0029, 0029, 0029, 0029, 0030]
WO 2008/106034 [0002]
WO 2009/029198 [0002]
JP 2007-77327 [0027]
US 2400877 [0030, 0033]
US 4865668 [0030]
JP 2002-527786 [0033]
JP 3588375 [0048]
JP 8-34897 [0048]
JP 11-92653 [0048]
JP 11-92655 [0048]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS K 7113m [0047]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, umfassend: Bilden eines Polarisationsfilms durch Auftragen einer dichroitischen farbstoffhaltigen Lösung auf ein Substrat; Unterwerfen des gebildeten Polarisationsfilms einer Behandlung, um den dichroitischen Farbstoff in dem Film zu immobilisieren; Auftragen einer Harzzusammensetzung auf Wasserbasis, enthaltend eine Harzkomponente und ein wasserbasiertes Lösungsmittel auf den Polarisationsfilm nach der Immobilisierungsbehandlung und Trocknen der Zusammensetzung unter Bildung einer Primerschicht; und Bildung eines Funktionsfilms auf der Primerschicht, die gebildet worden ist; wobei nach der Immobilisierungsbehandlung, jedoch vor dem Auftragen der Harzzusammensetzung auf Wasserbasis ein zu beschichtender Gegenstand der Hitzebehandlung unterworfen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß Anspruch 1, wobei die Primerschicht, die gebildet worden ist, eine Dicke gleich oder weniger als 0,5 μm besitzt.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Immobilisierungsbehandlung ausgeführt wird durch Auftragen einer Lösung eines Silankupplungsmittels auf den Polarisationsfilm.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei nachdem der zu beschichtende Gegenstand nach der Hitzebehandlung abgekühlt ist, die Harzzusammensetzung auf Wasserbasis aufgetragen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, des Weiteren umfassend Behandeln des dichroitischen Farbstoffs in dem Polarisationsfilm, um den dichroitischen Farbstoff in Wasser unlöslich zu machen.